超级电容器是建立在界面双电层理论基础上的一种全新电容器,兼具传统电容器和电池的优点。超级电容器的静电容量比普通电容器大3~4个数量级,相比电池,其在储能过程中不发生化学反应,且可反复充放电数十万次,还具有充放电速度快、对环境无污染、循环寿命长等优点。超级电容器是改善和解决电能动力性能应用的突破性元器件,随着制造技术日益完善,其在电力、汽车、能源、铁路、通信等领域的应用得到快速发展。由于超级电容器单体开路电压较低,常见的电容器为2.7V,因此实际应用中通常需要将多只电容器串联使用;为了提高超级电容的存储能量,通常需要将多个电容器并联使用。在串并联时,由于各电容器单体的静电容量、内阻等性能参数不一致,大电流充放电过程中容易造成单体电容器端电压不均衡,从而导致部分电容器过充、过放,影响了电容器的寿命和整体电路的可靠性。因此,对超级电容静电容量、内阻的检测意义重大。本课题研究采用直流充放电方法对超级电容器静电容量进行测量,采用交流法测量超级电容器内阻。主要的研究内容有:(1)恒流充电法、恒流放电法测量超级电容器静电容量恒流充电法测量时,研究充电电流和电容器初始电压对静电容量测量结果的影响;恒流放电法测量时,研究放电电流、充电电流及电容器初始电压对静电容量测量结果的影响。(2)恒电阻放电法测量超级电容器静电容量恒流充放电法在超级电容静电容量测量中广泛使用,测量过程中,对充放电电流的稳定性有较高要求。而恒电阻放电法可消除电流稳定性的影响,且测量速度快。项目对该方法测量电路进行频域分析,推导出超级电容器静电容量计算公式;利用Multisim软件对恒电阻放电法测量静电容量进行仿真,验证测量方法;对恒电阻放电法测量影响因素(电阻阻值大小的影响)进行研究。(3)静电容量计算方法的研究不同于IEC62391-1-2015、QCT741-2014等标准中将静电容量作为恒定值进行测量,项目研究曲线拟合法、电量积分法、能量积分法、恒电阻放电计算方法等计算超级电容动态容量的方法,通过对40%~80%的额定电压区间的动态容量进行积分,得到该电压区间超级电容等效容量。(4)超级电容器交流内阻测量方法研究研究采用频率为1kHz,幅值为1mA~10mA的交流电流测量超级电容内阻的方法,研究采用非整周期DFT算法消除噪声影响,提高内阻测量准确度。(5)校准电池内阻测试仪的模拟交流电阻法研究利用多位双级感应分压器对交流标准电阻上的电压进行分压的方法,研制模拟交流低值电阻标准器,以解决电池内阻测试仪低量程无法进行校准的问题。基于以上研究,本课题研制了一套用于测量超级电容器静电容量和内阻的充放电测量装置,并对测量装置的采样测量、静电容量测量范围和准确度、内阻测量准确度进行了验证,对测量不确定度进行了评定,结果表明本课题研制的测量装置能够较好地满足超级电容静电容量、电容内阻参数的测试需求。